《工业建筑》

2022.1

52卷

第588期

组合构件力学性能研究

圆钢管约束陶粒混凝土短柱的单轴受压试验研究及承载力计算

王宇航 赵玉婷 周绪红 李琦琦

重庆大学土木工程学院

摘要：通过对 14 根圆钢管约束陶粒混凝土短柱进行单轴受压试验,研究钢管屈服强度、径厚比和钢管与陶粒混凝土的接触对其破坏形态、荷载-位移曲线、荷载-应变曲线、荷载-横向变形系数和承载力的影响。结果表明:轴压作用下,试件均为剪切破坏,剪切角约 60°,荷载-位移曲线无明显下降段。 D / t ≥19 时极限承载力随着径厚比的减小而增大。钢管屈服强度越高,钢管与混凝土间贴膜,钢管对混凝土的约束作用越大。不考虑钢管与混凝土间接触的影响,计算结果与试验结果吻合较好。

关键词：圆钢管约束陶粒混凝土;单轴受压;约束效应;极限承载力;接触

第一作者：

王宇航,男,1985 年出生,工学博士,博士后,教授,博士生导师。

电子信箱：

wangyuhang@ cqu. edu. cn

内斜外正双重方钢管复合约束混凝土柱轴压性能试验研究

陈宗平 1,2 宁璠 1

1 广西大学土木建筑工程学院

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2 广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室

摘要：为研究内斜外正双重方钢管复合约束混凝土柱的轴压性能,设计 8 个组合柱试件和 1 个普通方 钢管混凝土柱试件(SC1)进行轴心受压加载试验。变化参数包括内方钢管边长和壁厚、外方钢管壁厚、试件 高宽比、芯柱面积比。试验观察了试件的受力破坏过程及形态,获取了荷载-位移全过程曲线,深入分析了各变化参数对试件破坏形态、轴压承载力、延性、耗能、刚度退化的影响规律。结果表明:组合柱试件在轴向压力 作用下的破坏形态表现为塑性段弯曲失稳破坏和局部屈曲破坏,内钢管在核心混凝土与夹层混凝土的共同作用下产生连续不断的褶皱,而外钢管受到混凝土的挤压作用向外鼓曲,试件脱黏区域均出现了不同程度的鼓曲,较大的脱黏区域对试件最终破坏形态有明显影响。与试件 SC1 含钢率相近的组合柱试件,承载力提高了 35%。组合柱试件荷载-位移曲线没有下降段,并表现出很好的塑性强化特性。增大内钢管边长,试件的初始刚度和峰值荷载均提高;受混凝土拌合不均的影响,增大钢管(内或外) 壁厚,并没有提高试件峰值荷载, 但能够有效改善试件后期的力学性能。高宽比增大到 6 的试件,受到二阶效应的影响,其破坏形态发生了改变,部分力学指标呈现不同程度的退化。在含钢率差别不大的情况下,增大试件芯柱面积比更能够发挥钢管与混凝土材料性能的优势。综合考虑内、外双重方钢管均对内部混凝土提供约束的计算方法,其计算值与实 测值吻合良好。

关键词：内斜外正双重方钢管混凝土; 柱; 复合约束; 轴压性能; 破坏形态

第一作者：

陈宗平,男,1975 年出生,工学博士,教授。

电子信箱：

zpchen@ gxu. edu. cn

圆截面碳纤维增强聚合物-钢管混凝土压-扭性能研究

陈朋辉 1 王庆利 2,3

1 西南石油大学土木工程与测绘学院

2 辽宁科技大学土木工程学院

3 沈阳建筑大学土木工程学院

摘要：为探究圆截面碳纤维增强聚合物(CFRP) -钢管混凝土在压-扭荷载作用下的力学性能,结合 8个 CFRP-钢管混凝土试件进行压-扭静力加载试验,对试件的试验现象、扭矩-转角曲线、钢管与碳纤维的协同工作以及平截面假定进行了探讨;应用有限元软件建立模型进行对比,模拟结果与试验结果相吻合;以上述研究为基础,对构件进行了受力全过程分析;参数分析的结果表明,横向碳纤维层数、混凝土强度和含钢率对扭矩-转角曲线的形状无明显影响;横向碳纤维层数、钢材屈服强度、混凝土强度和含钢率的增加可以提高构件的承载力,适当的轴压比也可以提高构件的承载力;基于性能分析结果,得出圆截面 CFRP -钢管混凝土的压-扭极限承载力方程,通过验证可知与试验结果拟合良好。

关键词：圆 CFRP-钢管; 内填混凝土; 压-扭性能; 试验研究; 有限元模拟; 承载力

第一作者：

陈 朋辉,男,1993 年出生,硕士研究生。

通信作者：

基于统一强度理论的钢管自应力混凝土柱极限承载力研究

蒙春贵 1 彭林欣 1,2 滕晓丹 1,2,3

1 广西大学土木建筑工程学院

2 广西防灾减灾与工程安全重点实验室,工程防灾与结构安全教育部重点实验室

3 广西新发展交通集团有限公司

摘要：为预测钢管自应力混凝土柱的极限承载力,基于双剪统一强度理论,对钢管自应力混凝土轴压柱进行受力分析,引入长细比折减系数,考虑混凝土自应力从而得到了约束系数 k 的计算新公式,构建了一种新的钢管自应力混凝土柱极限承载力理论计算方法。将该计算方法分析的结果与已有试验数据进行对比,两者吻合良好。进一步分析了混凝土强度、钢材屈服强度、自应力值、钢管壁厚和钢管外径对钢管自应力混凝土柱轴压极限承载力的影响,各因素的影响顺序为:钢管外径钢管壁厚混凝土强度钢材屈服强度自应力值。

关键词：双剪统一强度理论; 自应力; 钢管混凝土; 柱; 极限承载力

第一作者：

蒙春贵,男,1996 年出生,硕士研究生。

电子信箱：

滕晓丹,女,1984 年出生,博士,硕士生导师,xdteng@ gux. edu. cn。

H 型钢连接方钢管混凝土组合柱简化模拟方法

闫翔宇 1,2,3 张天柱 2 张希 2 陈志华 2,3 亢景付 2,3

1 天津大学建筑设计规划研究总院有限公司

2 天津大学建筑工程学院

3 天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室(天津大学)

摘要：为了简化 H 型钢连接方钢管混凝土组合柱( SCFT 柱)的建模计算过程,建立了三种 H 型钢连接 SCFT 柱的有限元分析模型,分别为常用的实体单元模型以及基于轴向刚度和抗弯刚度等效的双梁-单壳单元简化分析模型,结合试验结果,进行了压弯状态下的受力性能分析。基于实体模型和根据刚度等效换算的单梁-单壳单元模型、双梁-单壳单元模型,采用通用分析和设计软件 MIDAS 建立了典型 SCFT 柱框架,对比了三种模型在不同荷载下的响应。结果表明:三种模型得到的压弯状态下 H 型钢连接 SCFT 柱的破坏模式和承载力基本一致,且与试验结果吻合良好,SCFT 框架自振特性、层间位移和柱底反力具有一致性,验证了简化分析计算模型结果的准确性,以及运用于结构分析计算的可行性。

关键词：H 型钢连接方钢管混凝土组合柱; 压弯试验; 轴向刚度; 抗弯刚度; 简化模拟方法

第一作者：

闫翔宇,男,1980 年出生,博士,高级工程师。

通信作者：

陈志华,男,博士,教授,zhchen@ tju. edu. cn。

预应力钢-木组合圆形柱轴心受压力学性能研究

王宇豪 1 刘德贵 1,2 王宁 1 马京京 1

1 西南科技大学土木工程与建筑学院

2 工程材料与结构冲击振动四川省重点实验室

摘要：为改善纯木柱承载力较低、易发生脆性破坏和延性较差等缺点,提出一种预应力钢-木组合圆形柱,并对这种构件进行了轴心受压试验,获得了各个试件的破坏形态、破坏模式、延性指标、荷载-位移曲线和荷载-应变曲线。结果表明,相较于薄壁钢筒和纯木柱极限荷载( P max ) 的总和,预应力钢-木组合圆形柱和 CFRP 布包裹预应力钢-木组合圆形柱分别提高了 16.12% 和 24.49%;与纯木柱相比,延性指标(DI)分别提高了 268.73% 和 340%。采用 ABAQUS 有限元分析软件建立了预应力钢-木组合圆形柱模型,并通过位移加载的方式得到了试件的荷载-位移曲线,与试验结果吻合良好。有限元分析结果表明,当环向预应力与钢材屈服强度的比值为 0.1,0.2 和 0.3 时,试件的 P max 提升明显;当环向预应力达到钢材屈服强度的 40%时,试件的 P max 减小,但仍 然大于未施加预应力的试件。约束效应系数λ 随 CFRP 布的使用和预应力的增加而增加。

关键词：预应力钢-木组合柱; 轴心受压; 力学性能; 有限元模拟

四川省科技厅应用基础研究项目( 2019YJ0437) 。

第一作者：

王宇豪,男,1995 年出生,工学硕士。

通信作者:

城乡规划和建筑理论

脆弱的联盟——论复杂性建筑与复杂性科学的关系

周官武

石家庄铁道大学建筑与艺术学院

摘要：在放弃解构论述后,复杂性建筑转而寻求与复杂性科学结盟,形成以非线性算法生成为核心,更加精确、严格的设计体系,以此突破现代主义建筑范式的形式语言和设计方法束缚。通过对这一联盟始终面临的过分迎合时尚潮流和商业文化、实施过程中的妥协对“复杂性”的破坏、逻辑与现实的必要性等问题的论述,进而分析了复杂性科学作为城市空间基本元素在建筑研究中的适用性,据此认为,复杂性建筑与复杂性科学的联盟并不稳固,与复杂性科学结盟看似提高了复杂性建筑的科学成色及其创作中科学判断的比重,但作为社会产物的建筑终究无法脱离价值判断,否则就必然会损害建筑的适用性。

关键词：复杂性建筑; 复杂性科学; 方法论; 联盟

第一作者：

周官武,男,1971 年出生,硕士,副教授。

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基于社区更新的矿业遗产保护与再利用——以焦作中福矿业遗产为例

曹颖 1 杨金鹏 2 王宇 3 张楠 1

1 中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院

2 中国建筑设计研究院有限公司

3 世源科技工程有限公司

摘要：选取焦作中福公司矿业遗产为主要研究对象,着眼于和矿业遗产接触最广泛的社区层面,详细分析了单体矿业遗产、群体矿业遗产和社区之间的关系,提出将矿业遗产保护和再利用与社区更新相结合的观点,探讨了通过采取场所再造和空间整合的方法建立社区核心和形成社区整体的改造策略,并将其应用于两个设计实例之中,为矿业遗产的保护与矿业城市的建设相结合提供了具体方法。

关键词：社区更新; 矿业遗产; 焦作; 场所再造; 空间整合

第一作者：

曹颖,女,1973 年出生,博士,副教授。

电子信箱：

cao3521@ vip. sina. com

工程结构和结构防灾

换流站封堵复合板抗火性能研究

侯东 刘晓圣 姬军 王广克 聂京凯

全球能源互联网研究院有限公司

摘要：采用 ANSYS软件对 HC 标准温升条件下的单层 ALC 板、碳钢板、岩棉板、硅酸铝板及多层复合钢板-硅酸铝板-空气层-硅酸铝板-钢板夹芯板在 3 h 之内的防火性能进行了研究,得到了各防火板背火面的温升曲线及耐火极限。结果表明:对于单层板,碳钢板达到耐火极限的时间为 2 743 s,耐热性能最差;ALC与硅酸铝板的耐火性能最好,均在 8000 s 以上到达耐火极限,但是硅酸铝的升温趋势较 ALC 板平缓,加热时间变长时,硅酸铝板的耐火性能将超过 ALC 板;对于复合夹芯板,硅酸铝厚度相等时,背火面温度随着空气层厚度的增大而减小,其中只有空气层厚度为 20 mm 时,夹芯板于 9543 s 到达耐火极限 180 ℃ ;硅酸铝的厚度为 30 mm 时,加温 9 372 s 时背火面温度达到耐火极限值 180 ℃ ,其余各厚度均未达到耐火极限。为了验证所提出的夹芯板的抗火性能,对复合夹芯板进行了 3h 的火烧试验,结果表明其符合耐火极限的要求。

关键词：换流站; 夹芯板; 耐火极限; 温升; 热力学参数

第一作者：

侯东,男,1990 年出生,工程师。

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自复位装配式混凝土框架结构抗震性能试验研究

刘航 1 李牧 2 杨学中 1 韩明杰 1 田玉基 2

1 北京市建筑工程研究院有限责任公司

2 北京交通大学土木建筑工程学院

摘要：提出了一种采用新型连接节点构造的自复位装配式混凝土框架结构。设计并制作了两榀单层单跨框架结构试件,包括一榀现浇混凝土框架和一榀新型装配式混凝土框架。其中,对装配式混凝土框架结构进行了两次拟静力试验,第二次试验是在第一次试验完成后并更换结构的耗能钢筋进行的。试验结果表明:新型装配式混凝土框架结构的承载能力和耗能能力略低于现浇混凝土框架结构,但延性较现浇框架有较大提高,层间位移角超过 1 / 50 时,承载力仍无下降趋势;另外,装配式混凝土框架结构在第一次试验后的残余变形约为现浇框架结构的 15%,构件损伤轻微,结构可以实现自主复位;装配式框架结构在第二次试验中的承载力较第一次试验略有下降,残余变形有所增大,仍然具有一定的自主复位能力,结构损伤仍较轻微,说明其经过简单地更换耗能钢筋就可以实现抗震能力的基本恢复。

关键词：自复位; 装配式混凝土框架; 水平低周反复荷载试验; 无黏结预应力筋; 耗能钢筋

第一作者：

刘航,男,1971 年出生,博士,教授级高级工程师。

通信作者：

liuhang71@ sina. com

预制混凝土夹芯保温墙桁架连接件抗剪性能研究

张曰果 1 赵志刚 2 尹展 1 车向东 3 朱斌 4 王志礼 2 吕安安 1

1 沈阳建筑大学土木工程学院

2 北京市燕通建筑构件有限公司

3 北京市住宅产业化集团股份有限公司

4 佩克建筑配件(张家港)有限公司

摘要：桁架连接件是连接混凝土夹芯墙板内外叶墙板的重要构件。为了研究桁架连接件的抗剪性能,对 2 组不同保温层厚度的 4 个受剪试件进行了试验研究和有限元分析。试验研究表明:剪力作用下夹芯墙桁架连接件的破坏形式为其腹杆受压屈曲后受拉腹杆断裂或受拉腹杆被拔出的锚固破坏。在试验的基础上,对夹芯墙体桁架连接件抗剪性能做了变参数数值分析,主要考虑了桁架腹杆直径、节点间距和保温层厚度等参数的变化。模拟结果表明:夹芯墙的屈服和极限承载力随着腹杆直径的增大而增加,随着节点间距的减小而增大;随着保温层厚度的减小,墙体的抗剪屈服承载力增大,而由于保温板的高压缩性,导致其极限荷载与保温层厚度的相关性不明显。

关键词：桁架连接件; 预制夹芯保温墙; 抗剪性能

第一作者：

张曰果,男,1971 年出生,副教授。

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与 600 MPa 钢筋混合配置的预应力筋应力增量的试验研究

李强 1,2 马卫华 1,2 康洪震 1,2 朱志东 3

1 唐山学院土木工程学院

2 河北省建筑工程与尾矿综合利用重点实验室

3 唐山建苑建设工程材料检测有限公司

摘要：通过配置 600 MPa 钢筋的无黏结部分预应力混凝土梁受弯试验,分析了无黏结预应力筋应力增量的发展规律及其影响因素,提出了配置 600 MPa 钢筋的部分预应力混凝土梁的无黏结预应力筋极限应力增量计算式。试验结果表明:中前期普通钢筋主要承受拉应力,预应力筋应力增量发展较为缓慢;当普通钢筋屈服后,预应力筋应力增量显著提高,从而保证 600 MPa 钢筋强度得以充分发挥。采用文中算式验算了 69 根试验梁的无黏结预应力筋极限应力增量,计算值与实测值较为接近,分析结果表明该算式计算准确性较好,适用范围合理。

关键词：部分预应力混凝土梁; 600 MPa 钢筋; 无黏结预应力筋; 应力增量; 综合配筋指标

第一作者：

李强,男,1984 年出生,博士,讲师。

电子信箱：

l12345q@ 163. com

配置环形钢筋的梁桥湿接缝承载力计算方法比较研究

林上顺 1 暨邦冲 1 何永波 2 夏樟华 2

1 福建工程学院土木工程学院

2 福州大学土木工程学院

摘要：为研究配置环形钢筋的梁桥湿接缝承载力计算方法,系统收集该类湿接缝承载力试验资料和计算方法,发现:1)现有的接缝承载力计算方法均以试件的抗拉承载力为基础,主要区别在于核心混凝土区域抗拉强度的计算及试件抗拉承载力的控制因素;2)由 Joergensen 提出的塑性功模型计算方法得到的理论值与试验值更为接近,且数据离散性小,更为稳定;3) HE Z-Q 拉压杆模型比其他模型更好地反映了环形钢筋湿接缝的破坏模式与受力机理。由于目前的计算方法与实际情况仍有一定的误差,建议今后仍然应从破坏模式及受力机理出发,推导出更适用于环形钢筋湿接缝承载力的计算方法。

关键词：桥梁工程; 环形钢筋; 湿接缝; 承载力; 计算方法

福建省自然科学基金项目( 2019J01779) 。

第一作者：

林上顺,男,1972 年出生,教授,博士。

通信作者:

夏樟华,男, 1980 年出生,博士,副研究员, xiatian @ fzu. edu. cn。

钢梁开孔影响的分析及其设计建议

朱群红 1 童济 2 童根树 3

1 浙江建设职业技术学院

2 浙江大学建筑设计研究院

3 浙江大学建筑工程学院

摘要：以承受均布荷载的简支梁为算例,对腹板开孔及其加劲方式对钢梁的影响进行了弹性分析。分析发现:开孔引起的挠度增量曲线符合三段直线分布规律,跨中开孔对挠度几乎没有影响;同样的开孔尺寸,当孔偏心布置时挠度增量较小,开孔段应力也较小;但开孔对腹板的局部屈曲有较大影响。经过分析,提出了适用于简支梁的挠度增量计算公式,指出未加劲的开孔部位应进行宽厚比限制,并建议高剪力区和低剪力区开孔的尺寸采用英国 SCI 的规定;若高剪力区开孔对开孔段强度影响较大,宜通过增设水平加劲肋使强度和局部稳定得到一定的保证。

关键词：钢梁; 开孔; 挠度; 腹板稳定

第一作者：

朱群红,女,1978 年出生,高级工程师。

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拱形屋面风致积雪分析

张冰 1 张延年 1,2 蒋坤 2

1 吉林建筑科技学院土木工程学院

2 沈阳建筑大学土木工程学院

摘要：为掌握拱形屋面积雪分布情况,降低其风雪灾害,通过对积雪现场进行调查,根据积雪实际分布与灾害情况,利用 Fluent 软件,建立拱形屋面的风致积雪分析模型,考虑空气相相对速度、空气相速度、空气相相对角速度、雪密度等影响因素,模拟拱形屋面风致积雪分布。通过分析,找出影响屋面积雪沉积的主要因素,建立风雪效用湍流模型,进而对拱形屋面积雪产生的压强统计数据开展详细分析,提出拱形屋面积雪不均匀分布系数取值的建议,以弥补我国现行规范对积雪均匀分布系数取值考虑较充分,对不均匀分布系数取值考虑不足的情况。

关键词：拱形屋面; 屋面积雪分布系数; Fluent; 风致积雪分析模型; 不均匀分布系数

第一作者：

张冰,女,1971 年出生,高级工程师。

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带柱墙转换的某高层商住楼少墙框架结构分析设计

厉见芬 1 王相智 2 周一一 1

1 常州工学院土木建筑工程学院

2 江苏浩森建筑设计有限公司

摘要：以某超高层商住楼为例,结合 YJK 与 MIDAS 两种软件的多遇地震下的计算结果,分析其房屋总高度、层间位移角和扭转位移比、竖向结构构件局部转换等超限情况及采取的设计加强措施。分析结果表明:局部带柱墙转换的少墙框架结构体系适用于此类建筑,其弹性位移角限值可按底部倾覆力矩的占比插值取用,大跨悬挑区域的楼盖舒适度验算满足 JGJ/ T 441—2019《 建筑楼盖结构振动舒适度技术标准》 要求,构件设计时需考虑弹性时程分析结果来调整楼层地震作用,罕遇地震静力推覆所得的弹塑性层间位移角小于 1 / 100,满足性能化设计要求。

关键词：柱墙转换; 少墙框架; 弹性时程; 静力推覆; 楼板舒适度; 性能化设计

第一作者：

厉见芬,女,1976 年出生,博士研究生,副教授,高级工程师,国家一级注册结构工程师。

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地基冻胀条件下碗扣式模板支架稳定承载力分析

徐嫚 1 李晓明 1 刘昌永 2 魏晨阳 2 王庆贺 3

1 东北林业大学土木工程学院

2 哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室

3 沈阳建筑大学土木工程学院

摘要：碗扣式模板支架作为施工临时钢结构,工程中经常忽略了支架地基处理的重要性,由于温度降低及土体含水量较多等多种因素引起土体冻胀现象,造成支架地基隆起,严重危害支架施工安全。为研究支架地基隆起下碗扣式支架的实际受力性能,基于多节间连续压杆理论分析架体高度与允许隆起位移的关系,通过采用 ABAQUS 建立碗扣式支架模型,对支架地基隆起影响下碗扣式模板支架受力性能进行分析。研究结果表明:支架地基隆起后,碗扣式支架稳定承载力下降最大达 57. 92%,为单杆失稳破坏;失稳破坏时,支架稳定承载力与立杆隆起根数相关性较小,与隆起处立杆的自身刚度相关性较大;角部立杆基底地基隆起下允许隆起位移最小,中部立杆基底地基隆起下允许隆起位移最大;立杆的允许隆起位移随架体高度的增加而增大。

关键词：碗扣式模板支架; 地基冻胀; 允许隆起位移; 稳定承载力

第一作者：

徐嫚,女,1982 年出生,副教授。

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xuman306@ 126. com

LNG 储罐多点整体提升过程的力学性能研究

杨伟

中铁十八局集团建筑安装工程有限公司

摘要：某 LNG 储罐采用计算机多点控制的倒装法液压提升技术来进行施工。提升过程中由于储罐的跨度大、罐壁薄、质量重,其在提升过程中易发生罐壁变形甚至失稳破坏等问题,故需要对其提升过程进行力学模拟。采用 ABAQUS 建立罐体有限元模型,对其在施工状态下由于提升误差引起不同步提升进行模拟,发现有 12. 9%的概率出现提升点应力集中,导致结构局部屈曲。为此建立胀圈法提升改进模型,对比发现,结构最大应力减小至 135 MPa,满足结构稳定的要求。

关键词:储罐; 多点提升; 有限元模拟; 提升分析

中铁十八局科研项目( 2020GKF-0537) 。

作 者：

杨伟,男,1973 年出生,高级工程师。

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大开口索承网格结构施工过程分析与现场实测研究

胡阳 1 汪庆发 1 郑宇 1 王秀丽 2,3 吴凯凯 2,3

1 中国水利水电第四工程局有限公司

2 兰州理工大学土木工程学院

3 西部土木工程防灾减灾教育工程研究中心

摘要：大开口索承网格结构是近年来提出的一种新型屋面结构形式,其预应力施工过程相当复杂。以在建的巴中体育中心项目为背景,结合实际工程探讨了大开口索承网格结构的组成要点,依据实际工程的张拉方案提出采用改进的张力补偿法得到不同张拉阶段拉索施工预应力控制值,建立了有限元分析模型,进而得到结构在不同张拉阶段的索力及节点位移。分析结果表明:拉索索力模拟值与设计值吻合较好,斜撑安装完成后,环向索最大索力及最小索力相同。同时对施工张拉过程进行现场监测,模拟值与实测值基本吻合。研究结果表明,采用改进的张力补偿法可以有效模拟不同张拉阶段拉索施工预应力控制值,对索承网格结构预应力张拉施工有较好的参考价值。

关键词：大开口索承网格结构; 施工张拉; 数值模拟; 改进张力补偿; 现场监测

第一作者：

胡阳,男,1966 年出生,高级工程师。

通信作者：

岩土和地下工程

岩土参数概率分布的系统推断研究

孔令奇 1 李翠娟 2

1 成都工业学院材料与环境工程学院

2 西南交通大学土木工程学院

摘要：借助数据挖掘技术,将岩土参数测试样本概率分布的选择系统化。选取了 19 组岩土参数测试样本,选择 beta 分布和正态信息扩散法作为推断岩土参数概率密度的两种方法。借助数据挖掘技术中的模糊 C-均值聚类方法,根据岩土参数测试样本的数字特征值,将 19 组岩土参数测试样本归聚为 4 类,再根据每一类样本的分布规律,确定其概率密度函数的推断方法。对于波动性和离散性严重的测试样本,在采用正态信息扩散法推断其概率密度函数时,为解决窗宽选择问题,提出以均方差最小为目标,在窗宽的基础上,改变窗宽的大小,确定样本最优窗宽的方法。对于一组新的测试样本,根据数字特征值即可推断出测试样本的概率分布。

关键词:岩土参数; 概率密度; 模糊 C-均值聚类; beta 分布; 正态信息扩散法; 最优窗宽

第一作者：

孔令奇,男,1980 年出生,硕士,讲师。

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塑性滑坡安全状态的确定方法研究

王卫中 高德

河南省交通规划设计研究院股份有限公司,公路地质病害防治技术河南省工程实验室

摘要：为确定塑性滑坡变形过程中的安全状态,基于典型的塑性滑坡累计位移-时间曲线,提出采用曲线割线斜率作为滑坡发展阶段的判断标准。对于割线斜率-时间( St -t) 曲线起始段斜率为负,且曲线急剧下降段,可断定为滑坡初始变形阶段;对于缓慢下降段,可认定为匀速变形段;对于总体趋势由负转正并且上升趋势确立的曲线,可将斜率为零的时间点定为滑坡由匀速变形向加速变形转变的临界点;对于加速变形向急剧变形转变的时间点,可采用当次割线斜率与邻近 5 次割线斜率比确定,采用连续两次割线斜率比第一次大 2.0、比第二次大 1.0 作为滑坡进入急剧变形阶段的控制标准。根据实例,验证了上述方法的可行性和合理性。

关键词:割线斜率比; 变形阶段; 安全状态; 预警; 滑坡

河南省交通运输科技项目 ( 2020J9) ;河南省交通运输科技项目 ( 2019J-2-14) 。

第一作者：

王卫中,男,1983 年出生,博士,高级工程师。

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大面积填土场地深厚软土中预应力管桩下拉荷载现场试验

余建飞 1 张静 2 杨石飞 2

1 浙江石油化工有限公司

2 上海勘察设计研究院(集团)有限公司

摘要：舟山某石化基地工程,场地大面积填土厚度达 10 m,填土以下深厚软土厚度达 50 m。在场地超载预压卸载后对新打设的预应力管桩进行下拉荷载测试,研究桩土相对位移以及桩土相对位移速率对试桩下拉荷载、负摩阻力系数和中性点的影响。结果表明:下拉荷载与桩土相对位移呈正相关性,下拉荷载增长速率随桩土相对位移速率减小而减小,当桩土相对位移速率减小至 0.1 ~ 0.2 mm/d 时,下拉荷载趋于稳定;根据单桩悬吊法测得的不同桩长桩身负摩阻力平均值,提出负摩阻力系数及中性点的计算方法。实测表明:随着时间增长,负摩阻力愈大,但远小于正摩阻力极限值,中性点深度愈大,至一定深度后趋于稳定。最后,基于JGJ 94—2018《建筑桩基技术规范》负摩阻力综合安全系数法所建议的单桩承载力特征值验算了预制桩,验算表明桩基满足工程安全要求。

关键词:下拉荷载试验; 大面积填土; 深厚软土; 负摩阻力系数; 中性点; 桩基承载力

第一作者:

余建飞,男,1974 年出生,高级工程师。

通信作者:

张静,女,zhangjing@ sgidi. com。

考虑土塞效应的分数阶导数描述的黏弹性饱和土中部分外露管桩扭转振动

余春春 傅敏

浙江建设职业技术学院建筑工程学院部重点实验室

摘要：考虑管桩的土塞效应,利用分数阶导数黏弹性理论和多孔介质理论得到了以位移表示的分数阶黏弹性饱和土的扭转振动控制方程,建立了分数阶黏弹性饱和土-部分外露管桩扭转动力相互作用模型。考虑分数阶导数和贝塞尔函数的性质以及土体边界条件,得到了等效 Winkler 扭转弹簧-阻尼器模型的等效刚度和阻尼系数。考虑桩周和桩芯饱和土对管桩的作用,运用传递矩阵法求解了部分外露管桩的扭转振动,得到了管桩桩顶的扭转刚度因子和等效阻尼系数。以数值算例的形式讨论了管桩和土体力学性质参数和几何参数对管桩扭转振动的影响。结果表明:管桩的几何参数对分数阶黏弹性饱和土中部分外露管桩扭转振动的影响较力学性质参数的影响要大;考虑土塞效应研究分数阶黏弹性饱和土中部分外露管桩扭转振动时不能忽略土体黏滞性的影响,但桩芯与桩周饱和土性质的差异可以忽略;管桩的管壁厚度对扭转振动的影响较为敏感。

关键词：分数导数; 部分外露管桩; 土塞效应; 扭转振动; 饱和土

浙江省建设科研项目( 2020K095) 。

第一作者：

余春春,女,1984 年出生,硕士,讲师。

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软土地基填海机场堆载预压沉降预测分析方法

刘光庆 1 葛红斌 1 刘海旺 1 涂园 2 王奎华 2

1 福建兆翔机场建设有限公司

2 浙江大学建筑工程学院点验

摘要：软土地基填海机场的沉降预测是机场建设所需重点关注的问题。基于厦门某在建机场,通过研究对比实测沉降曲线拟合法、有限元分析法和一维固结理论解析法三种计算软土地基堆载预压期的沉降量及平均固结度,并对目前机场地基固结度进行评价。结果表明:三种预测方法计算得到的沉降量及固结度差异不大,均能够很好预测机场地基堆载预压效果;三种方法的计算结果与实测沉降曲线较为一致,其结果可以相互比较,以用于研究软土地区沉降发展规律;机场在建区域在最后一级堆载预压荷载作用下的平均固结度超过 90%,主固结沉降已基本完成。

关键词：沉降; 软土地基; 机场; 固结度

第一作者：

刘光庆,男,1980 年出生,硕士,高级工程师。

通信作者：

机场跑道下穿隧道结构稳定性影响因素研究

魏晓刚 1,2 杨柳川 1,3 刘会丽 1,3 李广慧 1 魏亚强 4 呼志凯 5 秦赛 5 高赫 6 张纪伟 1

1 郑州航空工业管理学院土木建筑学院

2 中国地震局工程力学研究所,中国地震局地震工程与工程振动重点实验室

3 郑州意合达建筑科技研究院

4 黄河交通学院交通工程学院

5 科兴建工集团有限公司

6 河南省大河基础建设工程有限公司

摘要：为研究飞机荷载作用下机场道面下穿隧道结构的稳定性,建立了机场道面-基层-土层-隧道衬砌结构协同变形的力学模型,深入分析了飞机荷载作用下道面-基层-土层-隧道衬砌结构的稳定性,重点探讨了地应力、隧道自重及飞机荷载冲击效应影响下隧道结构衬砌的位移响应、速度响应及应力演化规律。研究发现:隧道自重及地应力对土体-隧道结构整体稳定性影响较大,飞机荷载的冲击效应影响相对较小;圆形截面形式的隧道结构的稳定性最好;随着隧道结构埋置深度的增加,地应力对隧道结构稳定性的影响越严重;衬砌结构的混凝土强度越高,其稳定性越好;随着飞机荷载作用位置不同,隧道结构变形有较大的变化,且随着衬砌厚度的增加,飞机荷载的冲击效应对隧道结构的影响逐渐衰弱。

关键词：飞机荷载; 隧道衬砌; 混凝土; 数值模拟; 冲击效应

第一作者：

魏晓刚,男,1984 年出生,博士,副教授,硕士研究生导师。

通信作者：

李广慧,男,1970 年出生,博士,二级教授,硕士研究生导师。

高性能建筑材料

基于威布尔分布下纳米碳酸钙改性混凝土寿命预测研究

乔宏霞 1,2 杨安 1 杨博 1 李元可 1 杜杭威 1

1 兰州理工大学土木工程学院

2 兰州理工大学甘肃省土木工程防灾减灾重点实验室

摘要：为改善西部盐湖地区混凝土耐久性能,延长其服役寿命, 通过研究半浸泡式纳米碳酸钙(CaCO 3 )改性混凝土的抗硫酸盐腐蚀性能,定期对试件进行质量损失以及相对动弹性模量的测评,并对其耐久性进行分析;同时采用威布尔(Weibull)函数建立纳米 CaCO 3 改性混凝土的耐久性退化模型。结果显示:在0 ~ 180 d 的龄期内,试件的相对质量和相对动弹性模量有明显的增强,在 180 d 以后,试件耐久性开始逐步退化,其中相对动弹性模量评价参数更为敏感,能够清晰反映出试件的耐久性退化情况;通过 Weibull 函数建模计算得出概率密度函数和可靠度函数,确定出纳米 CaCO 3 改性混凝土在硫酸盐境下最长使用寿命可达到693d 左右。

关键词：混凝土; 纳米 CaCO3 ; 硫酸盐腐蚀; Weibull 函数; 寿命预测

第一作者：

乔宏霞,女,1977 年出生,教授,博士生导师。

通信作者

基于宏-细观尺度的钢渣混凝土力学性能研究

薛刚 孙立所 赵玉杰 董伟

内蒙古科技大学土木工程学院部重点实验室

摘要：为研究钢渣细骨料混凝土的力学性能,配制了钢渣替代率为 0、10%、20%、30% 的砂浆和混凝土,进行砂浆抗压强度、混凝土立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度试验。结果表明:粒化钢渣具有界面过渡区,可以减弱钢渣砂浆的抗压强度;钢渣具有一定的水化活性,可以提高砂浆的水灰比,进而提高砂浆的抗压强度;钢渣掺量为 20%时,混凝土试件的立方体抗压强度、劈裂抗拉强度最大;钢渣掺量为 30% 时,混凝土试件的抗折强度最大。基于细观尺度,将钢渣混凝土看作由砂浆、粗骨料、钢渣颗粒、砂浆-粗骨料界面和砂浆-钢渣颗粒界面组成的五相复合材料。建立钢渣混凝土细观数值模型,模拟不同钢渣掺量的混凝土立方体抗压强度、抗折强度、荷载-挠度曲线。模拟结果与试验结果符合较好,验证了细观模型的正确性。

关键词：钢渣细骨料; 钢渣混凝土; 力学性能; 细观; 数值模拟

第一作者：

薛刚,男,1968 年出生,博士,教授。

通信作者：

孙立所,suolisun@ 126. com。

冻融作用下风积沙浮石混凝土孔结构分形特征

薛慧君 1 郑建庭 1 邹春霞 1 侯雨丰 2 刘鑫 1,3

1 内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院

2 内蒙古农业大学能源与交通工程学院

3 鄂尔多斯应用技术学院土木工程系

摘要：利用天然浮石作为粗骨料,以沙漠风积沙等质量替代部分河砂作为细骨料,配制风积沙浮石混凝土并对其进行抗冻耐久性试验。借助核磁共振技术对冻融循环作用下不同风积沙替代率的浮石混凝土孔结构进行测试,并揭示冻融循环作用下风积沙浮石混凝土孔结构与分形维数间关系。结果表明:风积沙替代率低于 40%对浮石混凝土抗冻性影响不大,但风积沙替代率为 60%的浮石混凝土抗冻性不满足设计要求;风积沙浮石混凝土中大毛细孔(100 nm r ≤1 000 nm)占比多可增强其抗冻性,而有害孔( r 1000 nm)占比多会削弱其抗冻性;分形维数 D max 变化可反映混凝土微毛细孔( r ≤100 nm)和有害孔( r 1 000 nm)占比变化。该研究可以为风积沙浮石混凝土在寒冷地区土木与水利工程中的应用提供理论支撑。

关键词：冻融循环; 风积沙; 浮石混凝土; 核磁共振; 孔结构; 分形维数

内蒙古科技重大专项项目( 2021ZD0007) ;内蒙古自然科学基金项目( 2020BS05008) ;内蒙古农业大学引进优秀博士人才科研启动资助项目(NDYB2018-40) 。

第一作者：

薛慧君,男,1989 年出生,讲师,博士。

电子信箱：

xuehuijun@ yeah. net

高温消防喷水冷却后混凝土应力-应变本构方程及剩余强度评估

周星宇 1 周济 1 陈宗平 1,2

1 广西大学土木建筑工程学院

2 广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室

摘要：为了更深入地揭示高温消防喷水冷却后骨料差异对混凝土轴压性能的影响,制作了普通混凝土、高强混凝土、再生混凝土标准棱柱体试件,进行不同高温喷水冷却后的单轴压缩试验,获取了试件的应力-应变全曲线方程,对比分析了高温喷水冷却对 3 种混凝土试件的峰值应力、峰值应变、弹性模量等力学性能指标的影响规律差异及损伤过程。结果表明:高温喷水冷却后高强混凝土表面裂缝发展较早且较快;温度升高时,再生混凝土应力-应变曲线峰值点右移最明显,高强混凝土曲线峰值点降低最小;随着温度的升高,普通混凝土的峰值应力下降最明显,再生混凝土的峰值应变上升较大;高温喷水冷却后高强混凝土弹性模量下降最少;随着温度的升高,再生混凝土的损伤发展差异最显著且耗能量下降最少。基于试验数据,提出了不同高温喷水冷却后的不同类型混凝土单轴应力-应变本构方程及剩余强度评估计算式,其拟合效果较好。

关键词：高温喷水冷却; 混凝土; 本构方程; 剩余强度评估

第一作者：

周星宇,男,1997 年出生。

通信作者：

陈宗平,男,1975 年出生,博士,教授,zpchen@ gxu. edu. cn。

新老混凝土界面直剪力学性能测试研究

杨培仕

中铁十二局集团第二工程有限公司验

摘要：新老混凝土界面不同承载方式的抗剪性能是加固结构中的关键,因此,开展了新老混凝土界面倾角和法向应力对剪切性能影响的试验测试,分析了剪切破坏特征,研究结果表明:新老混凝土剪切过程中剪应力-剪切位移曲线大致经历线弹性变化阶段、破坏阶段和残余强度阶段;新老混凝土峰值剪应力随着界面倾角增大呈幂指数增大,随着法向应力增大呈线性增大;新老混凝土剪切破坏一般表现为剪胀-剪缩混合型;界面倾角和法向应力对剪切破坏裂纹扩展模式裂纹分布影响显著。

关键词：新老混凝土; 界面; 直剪; 剪应力; 剪切破坏

作 者：

杨培仕,男,1976 年出生,高级工程师。

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复材结构

碳纤维增强复材-混凝土密拼双向叠合楼板静载试验研究

彭亚萍 王文超 金鹏 李泓霖 史垒

上海应用技术大学城市建设与安全工程学院

摘要：为了解决装配式混凝土双向叠合板的预制底板需要预留外伸钢筋,现场设现浇带接缝方式施工效率低、成本高的问题,在普通密拼接缝的研究基础上提出了板底跨缝粘贴碳纤维增强复材条带的密拼接缝方式。通过 6 块四边简支的矩形单缝密拼双向叠合楼板静载对比试验,从受力特点和破坏形态、承载特性、变形能力三个方面研究了碳纤维增强复材-混凝土密拼双向叠合板的受弯性能。研究结果表明:四边简支的密拼混凝土叠合板均能实现双向传力,未出现拼缝处裂缝集中的现象;碳纤维增强复材有效参与截面受力,对提高构件的开裂荷载、使用状态试验荷载值贡献明显,能使叠合板抗弯刚度提高 25%,对板底拼缝的约束作用非常明显;使用聚合物砂浆填充板缝可增强结构整体性,使叠合板抗弯刚度提高 23%,减小板底拼缝宽度增加量。

关键词：碳纤维增强复材; 密拼; 双向叠合板; 聚合物砂浆; 荷载; 挠度

上海应用技术大学协同创新基金专项( XTCX2019- 12) ;上海应用技术大学研究生优秀学位论文培育项目。

第一作者：

彭亚萍,女,1970 年出生,工学博士,教授。

电子信箱：

pengyp@ sit. edu. cn

碳纤维复材加固钢管的抗内爆性能

黄辉 1 路四方 1 张祥 1 贾彬 1 卢永刚 2

1 西南科技大学

2 中国工程物理研究院

摘要：为研究内爆荷载下碳纤维复材( Carbon Fiber Reinforced Plastic,CFRP) 加固输油气钢管的受力性能,开展了 8 根 CFRP 加固钢管试件的内爆试验。试验中考虑了乳化炸药质量及碳纤维布层数的变化对加固钢管抗内爆性能及最终破坏模式的影响。结果表明:设置相同碳纤维布层数的试件,其管身轴向裂纹随乳化炸药量的增加而增长;同时,该类试件的 CFRP 加固层随乳化炸药量的增加由开裂剥离失效逐渐演化为碎片化剥离破坏;此外,随碳纤维布层数的增加,相同炸药量导致的钢管轴向裂纹扩展长度逐渐缩小,进而转变为环向扩展,表现出良好的限爆效果。最后,通过对 CFRP 加固钢管的受力分析,提出内爆荷载下的钢管管壁受力计算模型。

关键词：钢管; 碳纤维增强复材; 抗内爆性能; 加固; 破坏模式

第一作者：

黄辉,男,1987 年出生,工学博士,副教授。

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